Cómo diseñar una PCB con Flux.ai (Guía paso a paso)

Todos estamos escuchando noticias; se lanzan nuevos modelos de IA cada mes. Y finalmente ha llegado al editor de esquemáticos.

Flux.ai es una herramienta de diseño de PCB con IA basada en navegador que incorpora un agente de IA que se comporta como un ingeniero de hardware junior. Solo tienes que describir el producto, y él planifica la arquitectura, selecciona componentes, cablea el esquemático, ejecuta comprobaciones eléctricas e incluso coloca la placa por ti. La pregunta obvia es si el resultado es realmente fabricable, o solo una bonita demostración.

Para averiguarlo, estamos diseñando un hub USB 2.0 con dos puertos descendentes en una PCB con un factor de forma de 15 × 15 mm. Lo suficientemente pequeño como para integrarlo dentro de un portátil.

En este tutorial de diseño de PCB con Flux.ai, recorreremos el flujo de trabajo completo, desde la primera instrucción a la IA hasta el diseño final. Mostraré cómo exportar los archivos Gerber, BOM y CPL y pedir la placa a JLCPCB.

¿Qué es Flux.ai?

Flux.ai es una plataforma EDA en la nube que se ejecuta completamente en el navegador. Cuando creas un nuevo proyecto, Flux.ai pregunta: "¿Qué quieres construir?" Y ofrece plantillas guiadas, desde un LED parpadeante para principiantes hasta un controlador de motor avanzado para un brazo robótico.

La cuarta tarjeta: "Tu propia idea - Empezar desde cero." Dado que hay mucha diversidad en el diseño de hardware, he elegido un diseño personalizado de un hub USB interno para portátil, que no es exactamente un proyecto de plantilla.

Empecé con el plan gratuito, que incluye algunos créditos de IA. Eso es suficiente para ejecutar un proyecto pequeño como este de principio a fin. La edición manual de esquemáticos y PCB es ilimitada en el nivel gratuito, por lo que los créditos solo se consumen cuando el agente de IA trabaja para ti.

Fig1. La plantilla de construcción de Flux

El Brief del Proyecto: Un Hub USB Que Quepa Dentro de un Portátil

Paso 1: Crear un Proyecto y Elegir una Construcción Personalizada

El espacio de trabajo tiene tres zonas: el panel de chat de IA a la izquierda, el área de trabajo en el centro (pestañas de Archivos, Esquemático y PCB), y el panel de componentes y librería a la derecha, donde puedes buscar piezas o gestionar las propiedades del proyecto.

Fig2. Espacio de trabajo de Flux

Paso 2: Escribir una Instrucción Clara para el Agente de IA

Todo depende de la calidad de la instrucción, así que la mantuve específica para la función y el límite estricto de tamaño:

"Quiero hacer un pequeño hub USB que quepa dentro de mi portátil, la PCB debe ser de menos de 15x15mm, y necesito USB2.0 con 2 puertos descendentes."

La respuesta es donde Flux.ai me impresionó por primera vez. En lugar de dibujar algo a ciegas, el agente evaluó la viabilidad y propuso una arquitectura.

La respuesta fue algo como: un IC controlador de hub compacto con un puerto ascendente y dos descendentes, pads de soldadura en lugar de conectores para mantenerse dentro del presupuesto de tamaño, operación alimentada por bus desde el riel de 5 V del portátil, arrays de protección ESD en cada par D+/D−, y una PCB de 4 capas para la integridad de la señal a esta densidad.

Luego me pidió que eligiera entre cinco métodos de conexión: pads de soldadura, un conector FPC, un conector placa a placa, o reutilizar un dispositivo USB interno existente. Confirmé: cuatro cables soldados en el lado ascendente, y cables soldados también en ambos puertos descendentes.

Fig3. Agente de IA de Flux.ai: el diseñador de hardware junior

Luego, con algunas preguntas y respuestas más, Flux.ai y yo llegamos al mismo planteamiento y acordamos el diseño final.

Paso 3: La IA Planifica el Diseño y Escribe sus Propias Notas

Una vez resuelta la cuestión de la interfaz, el agente generó un plan. Ha creado un documento de "Notas de Diseño del Hub USB" dentro de los archivos del proyecto. Registra los requisitos, la arquitectura implementada, el estado de la disposición, el estado de verificación y una lista sincera de riesgos abiertos. Puedes refinar o consultar el documento directamente desde el editor.

Fig4. Flux creó automáticamente el documento de Notas de Diseño del Hub USB

Para cualquiera que haya heredado una placa sin documentar, una herramienta EDA que documenta sus propias decisiones mientras trabaja es algo discretamente importante.

Paso 4: Selección de Componentes por IA y Construcción de la Lista de Conexiones

Así que después del plan, comienza el juego de la selección de componentes, seleccionando el controlador de hub USB 2.0 de alta velocidad FE1.1s de Terminus Technology en un encapsulado SSOP-28. Eligió esta pieza porque la librería de Flux tenía una utilizable, lo cual es una decisión impulsada por la disponibilidad en lugar de una puramente teórica.

Fig5. Diagrama de pines del FE1.1s

El FE1.1s es técnicamente un hub de 4 puertos, por lo que el diseño expone los puertos descendentes 1 y 2 y marca los puertos 3 y 4 como no conectados.

El IC cumple su función en un diseño tan limitado: integra los transceptores USB 2.0, la resistencia pull-up de 1.5 kΩ ascendente y las pull-down de 15 kΩ descendentes, reguladores de 5 V a 3.3 V y 1.8 V, un circuito de encendido y reinicio, y un oscilador de 12 MHz con un PLL interno que se multiplica hasta el reloj de alta velocidad de 480 MHz. Cada uno de esos bloques integrados es un componente externo que no tenemos que colocar en una placa de 15 × 15 mm.

Fig6. Colocación de piezas en Flux

A medida que colocaba las piezas, el agente construyó la lista de conexiones por sí mismo nombrando las redes de datos USB (USB_UP_DP/DN para ascendente, pares USB_D1 y USB_D2 para los dos puertos descendentes) y etiquetando los tres pares como diferenciales de 90 Ω. Esta es la impedancia diferencial correcta para USB 2.0, y guiará las reglas de enrutamiento más adelante.

Paso 5: Revisar el Esquemático Generado por IA

En pocos minutos, el agente tenía un esquemático completo y cableado. Aquí está la sección de entrada (ascendente): cuatro pads de soldadura para VBUS, GND, D+ y D−, con un array de protección ESD USBLC6-2P6 situado en las líneas de datos antes de que lleguen al hub, y la red de desacoplamiento alrededor del controlador.

Fig7. Esquemático del lado de entrada del hub USB en Flux

La sección de salida refleja la misma disciplina en ambos puertos descendentes; cada uno recibe su propio array USBLC6-2P6 y sus propios pads VBUS, D+, D− y GND:

Fig8. Esquemático del lado de salida del hub USB en Flux

Y el esquemático completo lo une todo así:

Fig9. Esquemático completo del hub USB en Flux

La circuitería de soporte sigue de cerca los requisitos de aplicación de la hoja de datos del FE1.1s, que es exactamente lo primero que comprobaría en cualquier diseño generado por IA:

• Alimentación: VBUS ascendente alimenta el pin VDD5; la salida del regulador interno VD33_O y VD18_O, que están conectadas a sus pines de alimentación con el desacoplamiento adecuado.
• Reloj: un cristal SMD de 12 MHz en XIN/XOUT.
• Configuración: BUSJ se pone a nivel bajo para operación alimentada por bus, XRSTJ se pone a nivel alto al riel de 3.3 V, y OVCJ se ata a nivel alto porque esta versión mínima no tiene interruptor de monitoreo de sobrecorriente. REXT recibe su resistencia de polarización de precisión, y los pines no utilizados de LED/EEPROM se dejan sin conectar.

Paso 6: Comprobaciones de Diseño Automatizadas

Flux.ai ejecuta un conjunto de revisión continua, y el agente vuelve a comprobar su propio trabajo después de construir el esquemático.

Las comprobaciones de reglas eléctricas, como conflictos de controladores, designadores duplicados, pines flotantes, violaciones de no conexión, conflictos pin a pin, componentes en cortocircuito, falta de alimentación y redes de un solo pin, se pasan todas.

Los únicos elementos abiertos en esta etapa eran errores de reglas de diseño, y cada uno de ellos era un airwire: el conjunto de conexiones sin enrutar de una placa que está colocada pero aún no enrutada. Eso no es un defecto; es una lista de tareas pendientes.

Fig10. Comprobación automática de reglas de diseño en Flux

Paso 7: La IA Genera el Contorno de la Placa y la Colocación

Al cambiar a la pestaña de PCB, el agente ya había generado un contorno de placa de 15 × 15 mm en un apilado de 4 capas con una configuración como: señal en la parte superior e inferior, con un plano de referencia de tierra interno y un plano de alimentación entre ellos.

Luego, la IA ejecuta una colocación automática de componentes según el diseño. La lógica de colocación era sensata; el controlador principal se sitúa en el centro, los pads de soldadura ascendentes a la izquierda, los pads del puerto descendente 1 y del puerto 2 se sitúan en el borde superior y derecho, respectivamente. Cada array ESD aterrizó junto al grupo de pads que protege, y los pequeños pasivos se colocaron en la capa inferior.

Fig11. Contorno de la placa y colocación en Flux

Paso 8: Refinar la Colocación y Enrutar Uno Mismo

Aquí es donde tomé el control. La colocación automática era un sólido punto de partida del 80%, pero en una placa tan densa, el último 20% es la diferencia entre enrutable y no enrutable.

Fig12. Refinando el enrutamiento de la PCB en Flux

Elijo enrutar manualmente en lugar de confiar en el autorouter. Las reglas que me impuse son las estándar para cualquier interfaz diferencial de alta velocidad: mantener cada par de 90 Ω corto, fuertemente acoplado y con longitudes coincidentes. La distribución de energía y la costura de tierra se completaron alrededor del trabajo de señal.

Después del enrutamiento, los errores de airwire se eliminaron y la placa pasó sus comprobaciones. Tiempo total desde la primera instrucción hasta el diseño final: una sola sesión, la IA manejó las horas de captura de esquemáticos y trabajo de librería, y yo dediqué mi tiempo a donde el juicio humano realmente añade valor.

Paso 9: Exportar los Archivos Gerber, BOM y CPL desde Flux.ai

Flux.ai exporta salidas de fabricación estándar, por lo que pasar del editor en la nube a un fabricante es sencillo.

Desde el menú del proyecto en la esquina superior izquierda, elige Exportar > Archivos de Fabricación (Gerbers, etc.) (.zip). El mismo menú Exportar también proporciona Lista de Materiales (.zip) y Pick & Place (.zip) — los tres entregables que necesita un servicio de ensamblaje.

Fig13. Generación de archivos de fabricación en Flux

El archivo de fabricación se descomprime en un conjunto de archivos completo y con nombres convencionales: capas de cobre para las cuatro capas (f_cu, in1_cu, in2_cu, b_cu), máscara de soldadura, pasta y serigrafía Gerber para ambos lados, el contorno de la placa (edge_cuts), un archivo de taladro NC, una lista de conexiones D356 para prueba eléctrica, la carpeta BOM y un pick_and_place.csv:

Fig14. Archivo Gerber exportado desde Flux

Paso 10: Pedir la PCB a JLCPCB

Con los archivos en mano, el flujo de pedido de JLCPCB toma solo unos minutos:

Fig15. Pedir las PCBs a JLCPCB

1. Suba los Gerbers: En la página de cotización de JLCPCB, suba el .zip de fabricación directamente desde Flux. El visor lee automáticamente el contorno de la placa y el número de capas, y muestra una vista previa.
2. Configure las opciones de fabricación: Confirme el stackup de 4 capas y las dimensiones de 15 × 15 mm, y luego elija la cantidad, el grosor y el acabado superficial.

Si desea una PCB totalmente ensamblada, active el ensamblaje SMT y elija la cara a ensamblar.

Luego cargue el BOM y el pick_and_place.csv (CPL) exportados desde Flux. Después de verificar la coincidencia de los componentes y revisar la lista, realice el pedido.

Unos días después, llega un hub de 15 × 15 mm totalmente ensamblado: desde un prompt de una sola frase hasta una placa fabricada, con casi toda la captura del esquemático realizada por un agente de IA.

Conclusión

Flux.ai no reemplazó al ingeniero en este proyecto; simplemente cambió el flujo de trabajo. Pasé casi la mitad del tiempo construyendo componentes, símbolos y huellas personalizados. El trabajo de esquemáticos también se ha reducido porque toma directamente los datos de los esquemáticos; el trabajo que solía tomar 10 horas ahora toma casi 2 horas. El agente de IA convirtió un brief de una frase en un esquemático con la arquitectura correcta y limpio de ERC, con elecciones de componentes sensatas. El trabajo humano se concentró exactamente donde debe: refinando la colocación y juzgando las compensaciones de la arquitectura de potencia que la IA señaló.

Igual de importante, el resultado es completamente estándar. Los archivos Gerber, BOM y CPL que Flux.ai exporta se integran en el flujo de fabricación y ensamblaje de JLCPCB sin ninguna conversión, y cada componente de este diseño proviene de la librería de piezas en stock.

Preguntas frecuentes sobre Flux.ai